В отличие от детерминированных сигналов, форма которых известна точно, мгновенные значения случайных сигналов не известны и могут быть предсказаны лишь с некоторой вероятностью. Характеристики таких сигналов являются статистическими.
В таком вероятностном описании нуждаются следующие два основных класса сигналов.
1. Шумы – хаотические изменяющиеся во времени сигналы, возникающие в различных физических системах из-за беспорядочного движения носителей.
2. Сигналы, несущие информацию, поскольку её смысл изначально неизвестен.
Математическая модель изменяющегося во времени случайного сигнала называется случайным процессом.
До регистрации (или приёма) случайный сигнал следует рассматривать как случайный процесс, представляющий собой множество или ансамбль функции 
, которые обладают некоторой статистической закономерностью.
Одна из таких функций, ставшая полностью известной после приёма сообщения, называется реализацией случайного процесса, она является уже не случайной, а детерминированной.
